脊柱转移瘤在磁共振常规序列的特征及其诊断价值

艾琪勇 罗越 蔡林*

脊柱转移瘤在磁共振常规序列的特征及其诊断价值

艾琪勇 罗越 蔡林*

目的分析和探讨脊柱转移瘤在核磁共振（Magnetic resonance imaging,MRI）常规序列的特征表现以及其诊断价值。方法回顾性分析我院脊柱病区2011年1月～2014年2月的符合病例收集纳入标准113份病例。其中脊柱转移瘤组有42例，非脊柱转移瘤组有71例。平均年龄（63±13）岁。对所有病例的年龄、性别、症状、体征、病史及初次检查MRI特征进行诊断脊柱转移瘤灵敏度和特异度分析。结果发病年龄、性别和神经障碍的组间差异无明显统计学意义。肿瘤病史和发热在组间的差距具有统计学意。具有统计学意义的MRI特征差异有病变累及颈椎（28.6%，93%）、椎旁肿物（57.1%，94.4%）、脊椎附件破坏（73.8%，83.1%）、STIR序列病变累及椎体后部（61.9%，85.9%）。结论在引起脊柱病变的多种疾病诊断中，MRI的应用是至关重要的，特征差异有病变累及颈椎、椎旁肿物、脊椎附件破坏、STIR序列病变累及椎体后部是具有诊断意义的特征标志。通过脊柱转移瘤在MRI常规序列上的特征来诊断脊柱转移瘤具有重要意义。

脊柱转移瘤；核磁共振常规序列；病变特征；诊断价值

脊柱作为恶性肿瘤最易转移的部位，转移途径主要通过血行转移，其比例可达至脊柱肿瘤的70%左右。近期临床研究表明，肺癌转移至脊柱是占脊柱转移瘤的首位，其实是肝癌，胃癌，前列腺癌以及乳腺癌等[1]。肿瘤除了破坏骨质外，还可以向椎管内或椎间孔内膨出压迫脊髓或神经根，其临床症状包括疼痛、神经功能损害、病理性骨折以及脊柱畸形等。多种脊柱疾病均容易引起上述症状，而且各种脊柱病变所致的早期症状、体征共性多，特征性少，具有隐蔽性和迁延性，病理改变有相似性，脊柱是一个解剖结构复杂，脊柱位置深，毗邻重要神经血管及脏器，穿刺活检或切开活检具有较大困难性等因素，MRI检查具有无创，快速，准确，无辐射等优点。已经成为明确病因的优选方法。但是仍有少数病例出现误诊或漏诊。所以本研究主要通过对脊柱转移瘤在核磁共振常规序列下的特征进行收集并分析，以了解具有更优诊断价值的特征。

1 材料与方法

1.1 病例纳入与排除标准：

纳入标准：患者均符合伦理学纳入标准；患者治疗前MRI资料齐全，包括T1WI,T2WI和STIR序列；患者经活组织病理学明确诊断；经针对性治疗（抗结核菌治疗/抗广谱细菌治疗/抗骨质疏松治疗）一月后复查MRI提示原病变处好转。排除标准：患者治疗前MRI资料不全；活组织病理学检查无法明确诊断；经针对性治疗一月后复查 MRI提示原病变无好转甚至进展；不符合医学伦理学纳入标。

1.2 一般资料

本研究纳入病例共113份病例。其中脊柱转移瘤病例42份，脊柱结核病例36份，化脓性脊柱炎病例16份，骨质疏松症所致的椎体压缩性骨折病例19份。113位患者中，男性有61位，女性有52位，年龄分布在21～89岁之间，平均年龄（63±13）岁。非结核组中包括脊柱转移瘤患者 42例，化脓性脊柱炎患者16例，良性压缩性骨折患者19例。脊柱转移瘤患者均经活组织病理检查明确诊断病变为其他肿瘤转移；脊柱结核患者中32例经病理检查明确诊断，4例经抗结核菌感染治疗后多次随访病变治愈；化脓性脊柱炎患者中7例经病理学检查明确为非结核性细菌性感染，9例经广谱抗生素治疗后多次随访病变治愈；良性压缩性行骨患者中1例经活组织检查明确诊断为骨质疏松，且治疗后多次随访病变治愈，18例经抗骨质疏松治疗及常规保守治疗后多次随访病变治愈。

1.3 检查方法

所有病例采用德国Simens1.5T磁共振成像仪行MRI检查。线圈实用6通道颈胸腰椎联合脊柱相控阵线圈。矩阵有256X256和256X192。检查序列包括有：矢状面T1WI序列和T2WI序列、轴位的T2WI、短时间反转恢复序列（Short time inversion recovery,STIR序列）以及84例静脉注射增强扫描。矢状面T1WI序列的扫描参数为：TR:530～600ms，TE:9.4～10.2ms，厚度3.5～4.0mm；矢状面T2WI序列的扫描参数为：TR:3000～3500ms，TE:105～120ms；厚度3.0～5.0 mm；轴位 T2WI序列的扫描参数为：TR:4000～4300ms，TE:108～120ms；STIR序列的扫描参数为：TR:2800～4000ms，TE:54～62ms，TI:120。所有的病例都包含有上述序列。

1.4 资料分析

本研究的病史资料分析部分是通过查阅患者入院时的相关病历记录，然后对病例中年龄、性别、入院时是否存在背部疼痛、是否存在神经功能障碍、是否存在发热、以及既往史进行统计。所有病例影像学资料在未知诊断结果的情况下，由1位有经验的临床影像学医师、1位有20余年经验的脊柱外科医师和与第一作者对影像学资料进行阅片诊断。对各病例在MRI影像学资料上所表现出来的影像学特征进行记录，包括：病变部位、相邻节段受累、终板破坏、薄壁脓肿、椎旁肿物、椎管狭窄、脊椎附件破坏、椎体信号改变部位、椎间盘信号改变、椎间盘破坏、脊柱后突和椎体塌陷等影像学特征。在进行资料分析时，根据上述特征，对各病例影像学特征进行统计并诊断，当出现诊断分歧时，最后通过讨论达成一致。

影像学特征：病变部位包括有颈段、胸段、腰段及骶尾段，各病例可出现不同的节段受累，并分别进行记录；相邻节段受累是在出现多节段椎体受累的情况下，所受累的椎体必须相邻；终板破坏是指终板在MRI的各序列上确定有缺如或塌陷；脊柱周围脓肿包括椎前脓肿、椎间脓肿、椎旁脓肿以及软组织间脓肿，在静脉注射增强扫描下可见脓肿壁强化或未强化扫描时已能观察到完整脓肿壁；椎旁肿物是在静脉注射增强扫描下可见受累椎体不均匀强化或未行增强扫描就可见肿物呈分叶状、混合信号状；椎管狭窄是指由于肿物、脓肿或椎体骨折后突向椎管内造成椎管管径减小；脊椎附件破坏是在各序列上可见脊椎附件破坏；椎体信号改变部位分为前部、后部以及全部，主要是指在STIR序列上异常信号所占椎体的程度；椎间盘信号改变是指受累椎体相邻的椎间盘在STIR序列信号异常；椎间盘破坏是指椎间盘信号缺如、畸形、椎间隙狭窄；脊柱后突是指椎体受损后脊柱向后突起。椎体塌陷是指椎体高度因各种原因导致变低，可有楔形压缩性骨折、中心性压缩性骨折等

1.5 数据分析

根据对各病例的病史以及影像学资料进行统计。对各病史特征及影像学特征进行分析以了解每个特征的灵敏度和特异度。通过使用SPSS19.0分析软件包对组间比较通过2检验和 检验完成，＜0.05有统计学意义。

2 结果

在本研究中，脊柱转移瘤组病例数共42例，其中男性23例，女性19例，平均年龄（64±12）岁；对照组病例数71例，其中男性 38例，女性 33例，平均年龄（62±13）岁。2检验和 检验得出脊柱转移瘤的发病率与性别（2= 0.016，＞0.05）无明显差异；两组之间年龄差异无明显统计学意义（=0.668，＞0.163）。

所有病例中均有背部疼痛症状；体温＞38℃共22例，其中脊柱转移瘤2例；体检发现神经功能障碍共65例，其中脊柱转移瘤27例；存在肿瘤病史32例且仅在脊柱转移瘤组。

所有统计特征中，具有灵敏度高和特异度高（＞75%）的单个特征仅为肿瘤病史（76.2%，100%），其他特征的灵敏度均低于75%。灵敏度低但特异度高的特征有病变累及颈椎（28.6%，93%）、椎旁肿物（57.1%，94.4%）、脊椎附件破坏（73.8%，83.1%）、STIR序列病变累及椎体后部（61.9%，85.9%）（见表1）。灵敏度低但特异度高的联合特征有椎旁肿物+脊椎附件破坏（45.2%，98.6%）、脊椎附件破坏+STIR序列病变累及椎体后部（47.6%，98.6%）、椎体塌陷+STIR序列病变累及椎体后部（33.3%，94.4%）、椎体塌陷+病变累及颈椎（19%，95.8%）和脊椎附件破坏+椎旁脓肿+STIR序列病变累及椎体后部（31.0%，100.0%）（见表2）。

表1 每个MRI特征诊断脊柱转移瘤的灵敏度（%）、特异度（%）和准确率（%）

表2 联合MRI特征诊断脊柱转移瘤的灵敏度（%）、特异度（%）和准确率（%）

图1

图2

图3

图1 T1WI可见C4和C5椎体压扁，椎体后缘彭隆。受累椎体前后可见肿物，后部肿物突入椎管内压迫脊髓，肿物信号混杂；图2T2WI可见C4和C5椎体压扁，信号混杂，呈稍低信号。终板尚完好，椎间盘无明显破坏，受损椎体前后可见中等混杂信号肿物，后侧肿物突入椎管内压迫脊髓；图3 STIR信号下可见椎体及附件欠均匀，椎旁肿物呈稍高信号，信号混杂

图4 横切面T2可见椎体周围呈散在的低信号组织，结构不清晰

3 讨论

3.1 脊柱转移瘤与脊柱解剖生理

由于椎体内有大量骨松质，红骨髓多分布在骨松质内，而红骨髓的毛细血管网能够给肿瘤的生长提供良好的环境。除此之外，Batson椎静脉系统里，静脉内无静脉瓣，具有广泛的血管分支，血流较慢，可在某些情况下压力改变的时候发生血液逆流，进入血液的恶性肿瘤细胞容易在松质骨内滞留，所以恶性肿瘤细胞容易转移到脊柱[2]。在本研究中，脊柱转移瘤组所有病例均有椎体破坏，是由于恶性肿瘤细胞会逐渐取代松质骨内的黄骨髓，影响正常骨代谢最后导致骨代谢异常而引起脊柱病变。恶性肿瘤细胞在发生脊柱转移时，90%以上除椎体转移外，还累及脊椎附件，这与恶性肿瘤的浸润转移和脊椎附件供血丰富相关[3]。

3.2 脊柱转移瘤与临床特点

本组研究中表明发病率与性别相关性无明显统计学意义。113例患者均在就诊时就已经存在背部疼痛的症状，虽然疼痛症状在进行脊柱病变的鉴别诊断时无明显统计学意义，但它是脊柱病变患者就诊的原因。神经功能障碍的出现在某种程度上反应了脊柱病变的严重程度。但在对脊柱病变的诊断中，神经功能障碍在脊柱转移瘤组和对照组中灵敏度和特异度均无统计学意义。脊柱转移瘤可能出现肿物压迫神经或者是骨质破坏、增生或位移对神经造成压迫、侵犯等影响。

病例的疾病既往史也是明确诊断的重要因素。有过恶性肿瘤病史的病例，在发生脊柱病变时因考虑脊柱转移瘤的发生，因为脊柱是恶性转移瘤常转移的部位。在本研究中，肿瘤病史在诊断脊柱肿瘤的灵敏度和特异度（76.2%，100%），具有统计学意义。从上述的研究中，特别是在脊柱转移瘤的诊断中，既往病史无疑是辅助诊断的临床特点。但是，也有少数病人是先通过病理学诊断为脊柱转移瘤后才开始通过辅助检查方法寻找原发灶。

3.3 脊柱转移瘤与MRI特征

在本研究脊柱转移瘤组中，胸椎转移发生率最高（26/42例），其次是腰椎（15/42例）和颈椎（12/42例），与文献报道基本符合，但并不是所有的病例都存在上述所有MRI特点，甚至有些大大有助于鉴别诊断的MRI特征的灵敏度不高，如椎旁肿物的灵敏度仅57.1%，这除了与脊柱转移瘤发生的时长有关以外，还与恶性肿瘤的亲骨性以及生长增殖速率有关。在脊柱转移瘤早期和一些增殖速率较慢的恶性转移瘤中，软组织肿块较少见，且椎旁软组织多发生于溶骨型脊柱转移瘤，一般成骨型脊柱转移瘤较少形成软组织肿块[4]，还有文献指出有椎旁软组织肿块形成的部位与该部位的肌肉的厚度相关[5]。并且肿物会呈不对称的扩展侵犯椎弓根、棘突等附件[6]。

脊椎附件破坏作为脊柱转移瘤的主要鉴别点之一，在本组研究中其灵敏度也仅有73.8%，但是其特异度可高达94.4%，也就是说，当脊柱MRI图像有中椎旁肿块这一特点，那么考虑为非转移瘤的疾病的可能性很低。有研究表明，65%的OVCF在MRI上可出现椎弓根信号异常，所以椎弓根信号异常不能作为鉴别脊柱转移瘤和 OVCF的特征之一[7]。在脊椎附件出现信号异常时，应注意轴位上附件是否存在骨质破坏抑或仅为信号异常。

在STIR序列中，病变累及椎体后半部份的有26例，其灵敏度仅61.9%，但是其特异度高达85.9%，这与脊柱椎体后半部血供较丰富相关，少有脊柱转移瘤仅侵犯椎体前半部，正如在本组研究中椎体前半部被肿瘤累及的仅3例。除非是转移肿瘤侵袭力强，可将整个椎体都侵犯，如本组研究中有10例全椎体受累。

脊柱转移瘤的患者鲜有椎间盘破坏，本组研究与该观点一致，仅有1例脊柱转移瘤患者出现椎间盘破坏，发生这种可能性的原因是因为该例脊柱转移瘤破坏椎体严重，椎体塌陷严重将椎间盘挤压破坏。

出现跳跃性椎节受累是脊柱转移瘤的另一特点，在本研究中7例存在相邻节段受累，剩下的35例均为跳跃性椎节受累或单椎节受累。发生相邻节段受累的病例多已出现椎旁肿物、椎体塌陷等较严重的椎体破坏，可能是由于这些因素才会导致相邻椎体破坏。

当上述的两个或两个以上的MRI影像学特点出现时，其鉴别诊断的意义更为明显，如本组研究中出现椎旁脓肿合并脊椎附件破坏的病例有19例，灵敏度和特异度分别为45.2%，98.6%；脊椎附件破坏合并STIR序列椎体后部受累的病例有20例，特异度同样高达98.6%；当椎旁肿物、脊椎附件破坏及STIR序列椎体后部受累三个特征共同出现时，其特异度高达100%，只是灵敏度仅31.0%。许多具有特异性的指标往往在 MRI对脊柱转移瘤的诊断过程中灵敏度偏低，这无疑增加了脊柱转移瘤诊断的难度。此时，结合疾病的既往史和实验室生化检查可以起到重要的辅助诊断的作用。

除上述特征外，椎体由于肿物的生长膨胀而引起后部边缘向后凸也是诊断脊柱转移瘤的特征之一，有文献报告该特征的敏感度高达70%，特异度高达80%[6]。在增强MRI扫描时，脊柱转移瘤受累的椎体多可呈球形、线条型，不规则强化，且信号高于正常椎体[8]。

在鉴别脊柱转移瘤与良性椎体骨折上，MRI的弥散加权序列（Diffusedweightedimaging,DWI）起到了重要的作用[9]。有文献报告表明，DWI在诊断脊柱转移瘤上其特异度可高达95%，远比T2序列（75%）和STIR序列（93%）在脊柱转移瘤的诊断上特异度高[10]。但是DWI在脊柱病变的应用也存在一定的局限性，由于弥散序列对磁场的均匀程度较高，容易引起磁敏感伪影[11]，而且由于椎体内黄骨髓的散在分布与患者的年龄与造血状态相关，这也会造成DWI序列在不同人之间的正常信号各有不同。

3.4 其他影像学检查在脊柱转移瘤诊断的应用

目前正电子发射型计算机断层显像（Positron emission computed tomography,PET/CT）技术在骨病变的病因诊断，特别是骨转移瘤与其他病变鉴别上有明显的优势[12]。不同组织对氟代脱氧葡萄糖（18F-FDG）的摄取差异，特别是肿瘤细胞，它可以释放大量具有生物活性物质，该物质可以影响组织糖酵解过程。18F-FDG作为示踪剂，然后PET/CT在骨转移瘤的诊断，特别是骨病变以溶骨为主的骨转移瘤来说，其敏感性明显高，但是在骨病变以成骨为主的骨转移瘤来说，PET/CT灵敏性较低[13]。在对脊柱转移瘤的诊断和鉴别诊断过程中，PET/CT的假阴性率与检查前化疗间隔时长相关。PET/CT检查间隔末次化疗时间越短，假阴性率越高。

随着恶性肿瘤发生率的增高，转移瘤的发生也逐渐增高。脊柱常常作为多种恶性转移瘤的主要转移部位而引起患者背部疼痛，脊神经或脊髓损伤等病变。在早期诊断中，MRI技术在脊柱疾病的辅助诊断中具有重要的意义。通过对脊柱转移瘤在 MRI的特征的分析，得出代表性的特征为脊柱附件破坏、椎旁肿物、病变累及椎体后部等，它们灵敏度高，特异度高，联合特征的灵敏度低但特异度极高。当然，明确诊断单靠 MRI检查是无法完成的。只有结合临床病史、多种影像学资料以及病变部位组织学检查综合分析方可得出明确的诊断。在临床实践过程中，通过认识转移瘤在 MRI上的特点，能够早期提供线索，为进一步早期诊治起到辅助作用。

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Study on the values of the characteristics of spinal metastases on conventional magnetic resonance imaging

Objective To assess the cheracteristics of spinal metastases on conventional MRI and their diagnosis values. Methods MRI features data of 113 cases including spinal metastases（42 cases）and non-spinal metastases group（71 cases）with pathologically and clinically proven from January,2011 to February 2014 were retrospectively analyzed. The average age was（63±13）years old.Results There was no statistic disparity in terms of genders,but in terms of fever and past related history.The useful MR imaging features with sensitivity and specificity were:involvement of cervical vertebras（28.6%,93%）,paravertebral neoplasm（57.1%,94.4%）,accessories disruption（73.8%,83.1%）and involvement of posterior vertebras（61.9%,85.9%）.Conclusion MRI examination is significant for spinal pathological changes diagnosis,the MRI features of spinal metastases are crucial in diagnosis.

Spinal metastases;Conventional magnetic resonance imaging;Morphological characteristics;Diagnosis

R738；R540

B

10.3969/j.issn.1672-5972.2015.05.009

swgk2015-03-00040

艾琪勇（1988-）男，硕士。研究方向：脊柱疾病与肿瘤。

*[通讯作者]蔡林（1956-）男，博士，博士生导师，教授，主任医师。研究方向：脊柱疾病与骨肿瘤。

2015-03-06）

武汉大学中南医院骨科，湖北武汉430071